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《吉林大学》 2011年
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基于贝叶斯理论的材料非线性桥梁结构模型修正与损伤识别

张明亮  
【摘要】:系统识别的结果经常受到所选取的模型参数精确度的限制,模型参数的选取的过程中包含很多不确定的信息,这对系统识别结果有着非常大的影响。通过概率分布函数来描述非线性动力系统中模型参数,可以有效避免参数选取时所产生的误差。 大多数损伤识别技术是通过实际工程中测得的数据与桥梁结构模型进行对比,从而确定结构损伤的位置和程度。实际工程中,桥梁结构均体现出非线性性质,包括材料非线性,几何非线性和材料非线性情况。通过对结构损伤的位置和程度进行识别,可以对结构的剩余寿命进行评估。一般的结构损伤识别方法是从测量数据中提取结构的模态参数值,结构的损伤会引起模态参数值的变化,通过监测模态参数的变化趋势,可以分析出结构损伤的情况。桥梁结构损伤识别的方法很多,但是在实际中应用还有很多问题。很多学者对桥梁结构的损伤识别方法进行了系统研究,探求识别混凝土桥梁的振动模态参数的方法,减小环境噪声对识别结果的影响,提高模态参数识别结果的准确性和有效性。 基于贝叶斯框架下的相关向量机方法在信号处理中具有所需数据少,计算速度快和准确率高等优点。通过自相关判定方法消去响应向量中不相关项,可以大量降低运算次数,而又不会对结果造成太大的影响。本文通过对非线性理论的系统研究,建立了桥梁结构非线性有限元模型;并且根据贝叶斯模型方法,对有限元模型进行修正;然后对实际桥梁结构进行荷载试验并且对试验结果进行分析,通过相关向量机方法对结构损伤情况进行识别。本文的主要研究工作有: 根据材料非线性本构方程和几何非线性刚度矩阵,对双非线性平衡方程和非线性动力方程进行了推导。引入实际工程问题,建立了非线性桥梁结构有限元模型,并且描述了非线性对桥梁结构有限元模型的影响。 运用贝叶斯系统识别方法,计算非线性桥梁结构模型参数优化值和非线性结构模型参数的相对概率值。针对贝叶斯系统识别方法在概率密度函数选取过程中的局限性,通过随机模拟的方法,对先验概率密度函数进行迭代计算,得出模型参数修正概率密度函数。通过对杜芬运动方程和弹塑性振动模型的参数进行修正,验证贝叶斯方法在模型参数修正过程中的有效性。并且基于动力响应信号,对桥梁结构模型进行了修正。 介绍了相关向量机在回归和分类过程中的应用,引入核函数的概念,对相关向量机在响应信号分析中的应用进行了详细的阐述,提出相关向量机分析响应信号的流程。对Sinc函数和Ripley函数分别进行回归过程和分类过程计算,验证相关向量机的先进性。 创新性的将相关向量机方法应用于桥梁结构损伤识别过程中,提出选取桥梁结构模态参数变量函数△ψi/△ωi2和[△ψi△fi]做为输入函数进行相关向量机训练,根据训练的结果对桥梁结构的损伤进行识别。建立桥梁结构有限元损伤模型,对不同损伤组合模型的模态参数变化量进行训练,得出结构的损伤识别结果。对实际桥梁结构的荷载试验结果进行分析,将模态参数变量代入相关向量机进行训练,对桥梁结构进行损伤识别,通过与桥梁进行静力荷载试验结果对比,验证相关向量机对桥梁结构损伤识别的有效性。通过本文的研究,得出以下结论: 1、基于几何非线性平衡方程和材料非线性本构关系方程,推导出非线性耦合刚度矩阵。提出以非线性耦合刚度矩阵为增量,构建结构的材料非线性平衡方程。考虑材料非线性影响,将材料非线性刚度矩阵对应的弹性模量做为模型的基本参数,针对一座实际桥梁结构建立变截面连续梁桥结构模型。对双非线性连续梁桥结构模型进行加载,结果表明当集中力超过屈服荷载时,结构明显体现出材料非线性特征。 2、基于贝叶斯方法,对双非线性结构模型进行修正,可以降低模型参数选取时的误差,通过对杜芬运动方程和弹塑性振动模型的模型参数进行修正,验证贝叶斯方法在模型参数修正过程中的有效性。 3、对相关向量机训练方法进行详细的描述,并且给出相关向量机训练流程。分别通过相关向量机和支持向量机方法对Sinc函数进行回归,并且对Ripley二维混合数组进行分类,将训练结果进行比较,说明相关向量机在信号回归与分类过程中所需数据少,计算速度快和准确率高。 4、提出分别以双非线性桥梁结构模态参数变量函数△ψi/△ωi2和[△ψi△fi]为超参数,进行相关向量机训练,构建包含超参数的目标函数,通过训练结果对目标函数进行回归和分类,得到结构损伤识别结果。建立损伤结构有限元模型验证相关向量机训练方法在损伤识别过程中的有效性。将相关向量机损伤识别方法应用与实际工程中,与静载试验结果相比,基于相关向量机方法的损伤识别结果精确。说明基于相关向量机训练的损伤识别方法具有速度快,操作简便,准确率高等优点,具有实用价值。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:U441

【引证文献】
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1 江念红;地下洞室围岩稳定敏感性的非线性分析[D];昆明理工大学;2013年
2 刘丽思;钢—混凝土组合小箱梁桥损伤识别及合理构造研究[D];浙江大学;2013年
【参考文献】
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1 秦荣;板壳非线性分析的新理论新方法[J];工程力学;2004年01期
2 蔡松柏,沈蒲生,贺仲安,彭克明;钢筋混凝土剪力墙结构几何和材料双重非线性静力分析的伪动力有限元法[J];贵州大学学报(自然科学版);1997年03期
3 叶林,钟善桐;撑杆式预应力钢管混凝土轴压构件屈曲理论分析方法[J];哈尔滨建筑大学学报;1995年03期
4 郑际嘉 ,张清杰;加筋板双重非线性动力有限元分析[J];华中工学院学报;1985年01期
5 陈滔;黄宗明;;基于有限单元柔度法的材料与几何双重非线性空间梁柱单元[J];计算力学学报;2006年05期
6 杨树仁;沈洪远;;基于相关向量机的机器学习算法研究与应用[J];计算技术与自动化;2010年01期
7 寇玉香;;支持向量机、信息向量机和相关向量机的比较研究[J];农业网络信息;2010年07期
8 李辉,丁桦;结构动力模型修正方法研究进展[J];力学进展;2005年02期
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1 袁志芬;钢筋混凝土结构非线性有限元分析[D];西北农林科技大学;2001年
2 游前慧;基于核密度的半监督学习算法在视频语义标注中的应用[D];北京交通大学;2008年
3 唐浩程;考虑约束效应的钢筋混凝土非线性有限元分析[D];重庆大学;2009年
【共引文献】
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1 杨兴旺,赵雷,李乔;提篮式系杆拱桥施工全过程承载力分析[J];四川建筑科学研究;2004年03期
2 梁会东;赵人达;;钢—混凝土组合桥面板挠度试验分析[J];四川建筑科学研究;2006年01期
3 任剑;赵人达;毛学明;;公路桥梁疲劳荷载谱初探[J];四川建筑科学研究;2007年01期
4 郭凡;杨永清;贾舒阳;;高墩大跨预应力混凝土曲线连续刚构桥内力分析[J];四川建筑科学研究;2009年06期
5 郭凡;杨永清;贾舒阳;;高墩大跨预应力混凝土曲线连续刚构桥位移分析[J];四川建筑科学研究;2010年01期
6 许伟;侯宪章;许峰;陈阳;;体外预应力钢管混凝土组合结构探讨[J];四川建筑科学研究;2011年02期
7 杨绪兵,韩自存;ε不敏感的核Adaline算法及其在图像去噪中的应用[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2003年04期
8 陶秀凤,唐诗忠,周鸣争;基于支持向量机的软测量模型及应用[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2004年02期
9 黄奶清;何沛祥;叶宽友;;空间梁格在多格式箱梁中的应用[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2009年01期
10 於亚辉;张飞;徐斌;;矮塔斜拉桥最大双悬臂状态下应力分析[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2011年01期
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1 ;An effective procedure exploiting unlabeled data to build monitoring system[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(下)[C];2012年
2 周林云;万水;;GFRP桥面板截面设计与结构分析[A];2011复合材料桥梁技术研讨会论文集[C];2011年
3 游日;胡少伟;;超大拱式变截面渡槽收缩徐变影响研究[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
4 ;A Novel Kernel PCA Support Vector Machine Algorithm with Feature Transition Function[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 ;A Novel Proximal Support Vector Machine and Its Application in Radar Target Recognition[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 ;Fault Pattern Recognition of Rolling Bearings Based on Wavelet Packet and Support Vector Machine[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
7 ;State Estimation Model of Ferment Process Based on PSO[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
8 常俊林;魏巍;梁君燕;;基于支持向量机的SURF改进算法[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
9 ;Research of Intelligent Control Model and System on Traffic Light Time[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
10 张忠;李海波;韩丽;;基于模态频率灵敏度的复杂结构模型修正[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集(2011)下册[C];2011年
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1 殷志伟;基于统计学习理论的分类方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 孔凡芝;引线键合视觉检测关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
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4 张昌明;新疆汉族、维吾尔族及哈萨克族食管癌血清蛋白质指纹图谱研究[D];新疆医科大学;2010年
5 王晓明;基于统计学习的模式识别几个问题及其应用研究[D];江南大学;2010年
6 江德增;斜塔斜拉桥施工与运营过程中的力学行为研究[D];华南理工大学;2010年
7 王红云;单根多楔带附件驱动系统动态特性建模与仿真技术的研究[D];华南理工大学;2010年
8 甄晓霞;大跨径钢桥桥面铺装体系力学行为研究[D];华南理工大学;2010年
9 刘卫红;垃圾邮件检测与过滤关键技术研究[D];华南理工大学;2010年
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1 李朝;箱形桥梁结构的半解析分析[D];河南理工大学;2010年
2 李金华;基于SVM的多类文本分类研究[D];山东科技大学;2010年
3 王春磊;输送石灰石悬索桥钢索塔抗风性能研究[D];山东科技大学;2010年
4 朱耿峰;支持向量机在冲击地压预测模型中的应用研究[D];山东科技大学;2010年
5 李朋勇;基于全矢高阶谱的故障诊断方法及其应用研究[D];郑州大学;2010年
6 刘磊;多泥沙河流水库优化调度研究[D];郑州大学;2010年
7 辛保兵;既有预应力混凝土梁桥剩余承载力评估方法研究[D];郑州大学;2010年
8 俞顺;基于模型修正及体系可靠度的桥梁结构性能评价[D];郑州大学;2010年
9 王巧立;微生物发酵过程的建模与优化控制研究[D];郑州大学;2010年
10 宋洪喜;郑州黄河公铁两用桥主桥施工方案研究[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
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1 苏海东;盾构法隧洞的平面非线性有限元分析[J];长江科学院院报;2000年04期
2 项贻强;周畅;李毅;李春辉;;桥梁结构在线健康监测预警系统Ⅱ——损伤识别的信号分析及提取方法[J];交通科学与工程;2009年02期
3 孙增寿,韩建刚,任伟新;基于小波分析的结构损伤检测研究进展[J];地震工程与工程振动;2005年02期
4 李学平;余志武;;基于动力特性的结构损伤识别方法[J];动力学与控制学报;2006年01期
5 孙增寿;任伟新;陈隽;;基于小波包分析的框架结构损伤识别[J];防灾减灾工程学报;2006年04期
6 易伟建,刘霞;基于遗传算法的结构损伤诊断研究[J];工程力学;2001年02期
7 谢峻,韩大建;一种改进的基于频率测量的结构损伤识别方法[J];工程力学;2004年01期
8 谢献忠,易伟建;混合遗传算法在结构动力反演中的应用研究[J];工程力学;2005年03期
9 彭华;游春华;孟勇;;模态曲率差法对梁结构的损伤诊断[J];工程力学;2006年07期
10 赵洁;聂建国;;钢板-混凝土组合梁的非线性有限元分析[J];工程力学;2009年04期
【二级参考文献】
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1 黄宗明,陈滔;基于有限单元柔度法和刚度法的非线性梁柱单元比较研究[J];工程力学;2003年05期
2 陈滔,黄宗明;基于有限单元柔度法和刚度法的几何非线性空间梁柱单元比较研究[J];工程力学;2005年03期
3 秦荣;高层结构几何非线性分析的QR法[J];工程力学;1996年01期
4 秦荣;结构本构关系[J];广西科学;2002年04期
5 叶林,钟善桐;中心配索式预应力钢管混凝土轴压构件临界力理论分析方法[J];哈尔滨建筑工程学院学报;1995年01期
6 王华忠;俞金寿;;核函数方法及其模型选择[J];江南大学学报;2006年04期
7 魏维;游静;刘凤玉;许满武;;语义视频检索综述[J];计算机科学;2006年02期
8 许源;薛向阳;;一种视频局部高层语义特征提取算法[J];计算机科学;2006年11期
9 张德文;改进Guyan~递推减缩技术[J];计算结构力学及其应用;1996年01期
10 过镇海,张秀琴,张达成,王如琦;混凝土应力-应变全曲线的试验研究[J];建筑结构学报;1982年01期
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1 姜绍飞;倪一清;高赞明;;基于概率神经网络的青马悬索桥损伤定位的仿真研究[A];第十届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ卷[C];2001年
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1 陈滔;基于有限单元柔度法的钢筋混凝土框架三维非弹性地震反应分析[D];重庆大学;2003年
2 智敏;基于内容的视频检索和浏览的关键技术[D];北京邮电大学;2006年
3 宫秀军;贝叶斯学习理论及其应用研究[D];中国科学院研究生院(计算技术研究所);2002年
4 宋彦;视频语义标注方法和理论的研究[D];中国科学技术大学;2006年
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1 耿苑;结合低层特征和高层语义的图像检索系统[D];西北工业大学;2004年
2 易星;半监督学习若干问题的研究[D];清华大学;2004年
3 金海军;基于语义特征的图像检索研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
4 李艳美;基于贝叶斯网络的数据挖掘应用研究[D];西安电子科技大学;2008年
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1 董学武;张宇峰;徐宏;倪一清;;苏通大桥结构健康监测及安全评价系统简介[J];桥梁建设;2006年04期
2 沈洪;王泽平;;造成桥梁裂缝事故的原因浅谈[J];科技资讯;2006年15期
3 吴凤国;;高速公路桥梁伸缩病害成因分析及防治措施[J];黑龙江交通科技;2008年05期
4 孟宪■;;城市立交桥桥梁设计浅析[J];太原科技;2008年08期
5 陈西平;;浅谈钢筋砼结构裂缝产生原因分析及预防[J];科技信息(学术研究);2008年34期
6 柳国军;詹绍伟;;浅议桥梁检测与评估[J];科技信息;2009年14期
7 冯晓玲;;先简支后连续桥梁结构的技术应用[J];商品与质量;2009年S7期
8 余炜;金敏;王晰磊;;山区公路桥梁设计与实现[J];科技风;2010年08期
9 陈彪来;宁晓东;;浅谈桥梁结构抗震设计[J];甘肃科技纵横;2010年03期
10 何大海;;浅析新型大跨桥梁工程预算的编制[J];交通科技;2010年03期
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1 刘楠;;从普速到高铁析铁路混凝土桥梁如何应对“高碳”挑战[A];低碳陕西学术研讨会论文集[C];2010年
2 陈彦江;张春秋;张春鹏;;公路桥梁车辆荷载的动力作用[A];第六届全国结构工程学术会议论文集(第三卷)[C];1997年
3 鲍卫刚;郭修武;郑绍圭;李扬海;;公路桥梁结构承载能力极限状态可靠度研究[A];工程安全及耐久性——中国土木工程学会第九届年会论文集[C];2000年
4 俞亚南;;桥梁结构检测技术的现状与展望[A];第二届浙江省建设工程质量检测技术研讨会论文集[C];2005年
5 李卫民;项海帆;;桥梁结构的极限承载力分析[A];'95预应力混凝土连续梁和刚构桥学术会议论文集[C];1995年
6 李少波;;混凝土桥梁梁部结构裂缝综述[A];第八届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅲ卷)[C];1999年
7 袁小树;陈学琪;裘涛;;钢网架在常淹型桥梁结构中的应用——浙江缙云县五云铁桥的设计分析[A];第九届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ卷[C];2000年
8 戚兆臣;;国内特大型桥梁结构健康监测系统的现状与发展趋势[A];中国公路学会桥梁和结构工程分会2004年全国桥梁学术会议论文集[C];2004年
9 白玲;;基于曲率模态法的桥梁结构损伤识别的敏感参数研究[A];铁道科学技术新进展——铁道科学研究院五十五周年论文集[C];2005年
10 陈建涛;;浅谈桥梁结构防水技术[A];全国城市公路学会第十八届学术年会论文集[C];2009年
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1 付丽;桥梁结构安全与健康省级重点实验室落户武汉桥科院[N];中国交通报;2009年
2 付丽;桥梁结构安全与健康重点实验室落户桥科院[N];中国建设报;2009年
3 本报驻加拿大记者 杜华斌;让“桥塌塌”不再有[N];科技日报;2009年
4 ;关于发布《桥梁结构用碳纤维片材》等34项交通行业标准的通知[N];中国交通报;2004年
5 本报记者 杜一鸣;机场高速半年后通车[N];沈阳日报;2009年
6 记者 汪炜;长江隧桥月底建成通车[N];上海科技报;2009年
7 通讯员 吴永清 刘海明 本报记者 吴晋娜;打造桥梁工程结构动力学的创新平台[N];科技日报;2011年
8 燕文;市领导检查交通重点工程进展情况[N];宜兴日报;2010年
9 本报记者 曲飞;如何打造“桥坚强”[N];中国交通报;2011年
10 葛海峰 洪芬;勇当潮头领跑者[N];人民铁道;2011年
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1 黄晓敏;桥梁结构模态参数识别与损伤诊断算法研究[D];昆明理工大学;2013年
2 王常峰;桥梁结构非线性地震反应研究(支座摩擦·限位装置·基础非线性)[D];兰州交通大学;2010年
3 张明亮;基于贝叶斯理论的材料非线性桥梁结构模型修正与损伤识别[D];吉林大学;2011年
4 李广慧;高速公路桥梁结构体系可靠性评估[D];中国地震局地球物理研究所;2005年
5 王若林;桥梁实时在线检测与健康监测若干问题研究[D];武汉大学;2005年
6 王蕾;大跨刚构—连续梁桥结构性能的运营环境影响与规律分析[D];哈尔滨工业大学;2013年
7 贾红梅;客运专线圆端形桥墩的抗震性能研究[D];北京交通大学;2008年
8 刘雨青;桥梁结构模态参数识别与应用研究[D];武汉理工大学;2005年
9 蓝章礼;桥梁健康监测系统的数据获取:理论和方法研究[D];重庆大学;2008年
10 蒋华;基于静力测试数据的桥梁结构损伤识别与评定理论研究[D];西南交通大学;2005年
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1 喻泽飞;车辆荷载与桥梁结构耦合作用特性的有限元仿真分析[D];长安大学;2010年
2 俞顺;基于模型修正及体系可靠度的桥梁结构性能评价[D];郑州大学;2010年
3 冯文焕;桥梁结构动力特性研究[D];长安大学;2013年
4 张晓丹;高速铁路车—轨—桥耦合作用下桥梁结构共振响应分析[D];华中科技大学;2012年
5 刘同星;桥梁结构生命全过程可靠性研究[D];郑州大学;2013年
6 徐良;高速铁路简支箱梁结构噪声的SEA方法[D];西南交通大学;2011年
7 胡希冀;高速列车作用下桥梁结构的动力性能研究[D];太原理工大学;2010年
8 韩青松;白城金辉公铁立交桥0-4号墩4跨预应力混凝土连续箱梁桥检测[D];吉林大学;2013年
9 周建龙;桥梁结构涡激振动及其控制[D];长安大学;2010年
10 庞鹏;提高桥梁结构性能测评方法客观性的探讨与研究[D];重庆交通大学;2010年
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